Tsuioshi Yamada1
Paulo Roberto de Camargo e Castro2
1. INTRODUÇÃO
O
sistema de plantio direto ocupa hoje ao redor de 25 milhões de hectares
ou 50% da área plantada com culturas anuais no Brasil.
A adoção desta prática pelos agricultores só foi possível graças ao
desenvolvimento de herbicidas, entre os quais o glifosato, que é, sem dúvida, o mais
importante e o mais utilizado.
O sistema de plantio direto trouxe inegáveis benefícios para a agricultura e o
meio ambiente. No entanto, os herbicidas podem também causar alguns efeitos
colaterais indesejáveis.
É objetivo deste texto analisar os mecanismos de ação do glifosato, seus
possíveis efeitos colaterais e como utilizá-lo com a maior eficiência possível no sistema
agrícola sustentável com colheita econômica máxima (SASCEM).
2. GLIFOSATO, HERBICIDA COM SINGULAR MODO DE AÇÃO
2.1. Composição química
O glifosato (N-fosfonometil glicina), cuja estrutura é mostrada na Figura 1,
foi originalmente sintetizado em 1964 como potencial agente quelante industrial e seu
uso como herbicida foi descrito em 1971. Devido à limitada solubilidade (1,2% a 25oC)
do ácido em água, os sais mais solúveis do ácido são preferidos para as formulações.
O termo glifosato é geralmente utilizado para indicar tanto o ácido como seus sais, pois
é reconhecido que eles são biologicamente equivalentes.
O
H
O
HO – C – CH2 – N – CH2 – P – OH
OH
Figura 1. Estrutura química do glifosato.
1
2
Engenheiro Agrônomo, Doutor, diretor da POTAFOS, Piracicaba-SP. Telefone/fax: (19) 3433-3254, e-mail:
[email protected]
Engenheiro Agrônomo, Professor Titular de Fisiologia Vegetal, ESALQ/USP, Piracicaba-SP. Telefone: (19) 34294268, e-mail: [email protected]
A formulação comercial Roundup da Monsanto contém 359 g L-1 (do
equivalente ácido) do sal de isopropilamina, além de surfatante não mencionado. É um
potente herbicida de pós-emergência, largo espectro, não seletivo, capaz de controlar
efetivamente 76 das 78 ervas daninhas mais agressivas (Franz, 1985; Quinn, 1993,
Gruys & Sikorski, 1999).
A rápida translocação do glifosato das folhas da planta tratada para as
raízes, rizomas e meristemas apicais é uma das mais importantes características do
glifosato. Esta propriedade sistêmica resulta na destruição total de ervas daninhas
perenes, difíceis de matar, tais como rizomas de Sorghum halepense, Agropyron
repens, Cirsium arvense, Cyperus spp., Cinodon dactylon, Imperata cilindrica e mesmo
Pueraria lobata (Sprankle et al., 1975a; Franz, 1985; Gruys & Sikorski, 1999).
2.2. Ação herbicida
Quando o glifosato é aplicado sobre as plantas, ocorre inicialmente uma
rápida penetração, seguida por uma longa fase de lenta penetração, sendo que a
duração dessas fases depende de numerosos fatores, incluindo espécie, idade,
condições ambientais e concentração do glifosato e surfatante. O glifosato é móvel no
floema e é rapidamente translocado por todas as partes da planta mas tende a se
acumular nas regiões meristemáticas. Foi sugerido que as cargas negativas da parede
celular e da plasmalema repelem o glifosato, fortemente aniônico. Essa falta de uma
forte ligação pode contribuir para o movimento do glifosato no apoplasto, ou seja, ele
apresenta movimentação tanto simplástica como apoplástica. O herbicida pode
penetrar na planta através de outras rotas. Turner & Loader (1974) demonstraram que
formulações solubilizadas em óleo permitiram ao glifosato penetrar pela casca de
espécies arbóreas. Raízes de cultivos em solução nutritiva contendo glifosato absorvem
o herbicida que se transloca através da planta (Haderlie et al., 1978; Gruys & Sikorski,
1999).
Como o glifosato movimenta-se através do simplasto, aplicações do produto
em regiões-fonte (folhas maduras) possibilitam a translocação do herbicida para as
regiões-dreno (de crescimento) no restante da planta, juntamente com os fotoassimilados (Peterson et al., 1978).
Os sintomas comuns observados após a aplicação de glifosato são clorose
foliar seguida de necrose. Outros sintomas foliares são: enrugamento ou malformações
(especialmente nas áreas de rebrotamento) e necrose de meristema e também de
rizomas e estolões de plantas perenes. Em contraste com muitos herbicidas de contato,
os sintomas fitotóxicos de danos pelo glifosato geralmente desenvolvem-se lentamente,
com a morte ocorrendo após vários dias e mesmo semanas. Devido ao longo tempo
requerido, a estabilidade in vivo do glifosato é uma importante característica que
contribui para seus efeitos fitotóxicos irreversíveis. Nas plantas, o glifosato é muito
estável, com pequena degradação detectável ocorrendo em longo período de tempo
(Gruys & Sikorski, 1999).
2
O mecanismo de ação do glifosato é bastante singular porque ele é o único
herbicida capaz de inibir especificamente a enzima 5-enolpiruvil-chiquimato-3-fosfatosintase (EPSPS) que catalisa a condensação do ácido chiquimico e do fosfato piruvato,
evitando, assim, a síntese de três aminoácidos essenciais – triptofano, fenilalanina e
tirosina (Jaworski, 1972; Zablotowicz & Reddy, 2004).
A enzima EPSPS de todas as plantas, fungos e da maioria das bactérias
isoladas e caracterizadas até hoje é inibida pelo glifosato. O glifosato é um potente
inibidor submicromolar da enzima EPSPS. As bactérias que superproduzem a EPSPS
podem desenvolver-se na presença de concentrações que seriam tóxicas para outros
organismos. Assim, a transferência de gene com tolerância ao glifosato a uma planta
suscetível confere a esta a tolerância ao glifosato (Gruys & Sikorski, 1999).
A disrupção da biossíntese dos aminoácidos aromáticos de plantas é uma
estratégia atrativa para o desenvolvimento de herbicida com características ambientais
favoráveis. Isto porque, apesar da rota do chiquimato estar presente em plantas e em
muitos microrganismos, ela é completamente ausente em mamíferos, peixes, pássaros,
répteis e insetos. Estas formas de vida não dependem da rota do chiquimato porque
retiram da dieta os produtos aromáticos que necessitam. Já as plantas são obrigadas a
produzir estes aminoácidos essenciais para sobreviver e multiplicar (Gruys & Sikorski,
1999).
Conforme pode-se observar na Figura 2, o ponto final da rota do chiquimato
é a formação do corismato, do qual muitos metabólitos secundários são formados.
Entre estes temos tetrahidrofolato (THF), ubiquinona e vitamina K, que são essenciais
para a vida da planta. A fenilalanina, além de participar da biossíntese de proteínas, é
também substrato para a via do fenilpropanóide que produz numerosos produtos
secundários de plantas, tais como antocianinas, lignina, promotores e inibidores de
crescimento e compostos fenólicos. O triptofano é precursor do ácido indolilacético
(IAA), hormônio vegetal necessário para expansão celular, manutenção da dominância
apical e muitos outros processos regulalórios (Devine et al., 1993; Gruys & Sikorski,
1999).
2.3. Adsorção no solo
Muitos são os relatos na literatura de que o glifosato não apresenta ação
residual no solo, porque ele seria firmemente adsorvido às partículas do solo e
rapidamente metabolizado pelos microrganismos do solo produzindo, no final, ácido
fosfórico, amônia e dióxido de carbono (Franz, 1985). Contudo, existem outros
trabalhos mostrando a ação do glifosato residual do solo, como será mostrado mais
adiante, o que não garante que a adsorção possa neutralizar completamente seus
indesejáveis efeitos colaterais.
Comparando tipos de argila e de adsorventes, Sprankle et al. (1975b)
observaram ainda que a caulinita adsorvia mais glifosato que os outros materiais
testados. Como a CTC segue a ordem: bentonita > ilita > caulinita > hidróxidos de ferro
e alumínio, concluíram que a adsorção de glifosato não está relacionada com a CTC da
3
argila, mas sim com o cátion saturando a argila. Na caulinita, o glifosato provavelmente
está ligado nas bordas quebradas da argila e nos hidróxidos de ferro e alumínio através
da substituição com hidroxilas (Tabela 1).
Eritrose-3-P
+ PEP
DAHP
Quinato
Chiquimato
Benzoatos
Glifosato
Vitaminas
KeE
Triptofano
Alcalóides
IAA
Proteínas
Corismato
Arogenato
Tirosina
Fenilalanina
Proteínas
Alcalóides
Cumarato
Cinamato
Flavonóides, lignina
Cumarinas
Figura 2. A via do chiquimato (linhas tracejadas) e relação com outras vias metabólicas.
Fonte: Modificada de Devine et al. (1993).
Tabela 1. Adsorção de 14C-glifosato por algumas argilas e hidróxidos.
Adsorvente
pH
Adsorção de glifosato
nM g-1 de adsorvente
Caulinita
6,9
498,1 d
Ilita
Bentonita-Na
Hidróxido de ferro
Hidróxido de alumínio
7,3
8,1
10,8
3,8
276,3 c
4,0 a
39,7 b
6,6 a
Fonte: Sprankle et al. (1975b).
4
Sprankle et al. (1975b) concluíram que o glifosato adsorve-se ao solo através
do ácido fosfônico, numa reação que compete com fosfatos inorgânicos pelos sítios de
adsorção. Observaram que a capacidade de adsorção das argilas não estava correlacionada com a capacidade de troca de cátions (CTC) mas sim com o cátion adsorvido
na argila e com o tipo de argila (Tabela 2). A adsorção de 14C-glifosato à bentonita
saturada com diferentes cátions seguia a ordem: Ca2+ < Mn2+ < Zn2+ < Mg2+ < Fe3+ <
Al3+. A forte adsorção ao Al3+ e ao Fe3+ indicaria que o grupo fosfatado do glifosato
estaria envolvido na adsorção. O tratamento controle e os das as argilas saturadas com
Na+, Ca2+ e Mg2+ mostraram pobre desenvolvimento da planta, indicando a pequena
adsorção do glifosato. O oposto ocorrendo nas argilas saturadas com Fe3+ e Al3+.
Tabela 2. Efeito de cátions na adsorção de glifosato pela argila bentonita avaliado pelo peso
fresco de plantas de trigo com 16 dias de idade e pela técnica de radiotraçador.
Glifosato (kg ha-1)*
Tratamentos
pH
Controle
0
4,8
-1
- - - - - - mg planta - - - - - -
14
C-glifosato adsorvido
nM g-1 de argila
6,0
551 i
38 a
0a
+
8,1
510 h
49 ab
0a
2+
6,3
465 g
76 ab
260 e
Ca2+
6,5
459 g
82 b
169 b
2+
6,7
253 d
207 c
201 d
2+
5,7
365 e
369 e
193 e
Fe3+
5,4
425 fg
361 e
505 f
3+
4,2
446 fg
404 ef
516 g
Na
Mg
Zn
Mn
Al
*Médias com letras similares não diferem pelo teste Duncan (5%).
Fonte: Sprankle et al. (1975b).
Estudos de adsorção de glifosato por solos e argilas minerais feitos por
Glass (1987), embora corroborem com a seqüência de adsorção de acordo com os
cátions saturando a argila montmorilonita (Na+ < Ca2+ < Mg2+ < Cu2+ < Fe3+), mostram a
adsorção crescendo na ordem: montmorilonita > ilita > caulinita. Estes resultados
seriam consistentes com a hipótese de que o glifosato seria adsorvido entre os espaços
interlaminares dos minerais de argila. O autor sugere ainda que a maior adsorção de
glifosato com os cátions de maior valência seria devido à formação de complexos na
solução entre glifosato e estes cátions deslocados para a solução do solo através do
processo de troca com prótons da solução. Fenômeno que já havia sido percebido por
Hensley et al. (1978) e Hoagland et al. (1979).
Para Hensley et al. (1978), a inativação do glifosato no solo seria por
quelação, onde o tamanho do raio iônico explicaria as respostas observadas de
5
maiores eficiências para Al3+, Fe3+ e Fe2+. Os cátions com menores raios iônicos
poderiam ser quelatizados mas não os com maiores raios iônicos (Tabela 3). Os
autores observaram que a atividade da solução de 23 mM de glifosato era bastante
reduzida por FeCl3 ou AlCl3 com concentrações > 11,3 mM. Colocando-se FeCl3 mais
solução de glifosato em tubo de teste, formava-se um precipitado vermelho-castanho
em quantidade crescente com o aumento da concentração de FeCl3.
Tabela 3. Raios iônicos de alguns cátions usados nos estudos de desativação do glifosato.
Íon
Raio (Å)
Al3+
0,51
3+
0,64
Fe2+
0,74
+
0,97
2+
0,99
Mg2+
0,78
K+
1,33
NH4+
1,43
Fe
Na
Ca
Fonte: Hensley et al. (1978), Kinjo (s/d).
Comentário muito interessante foi feito por Hoagland et al. (1979) a respeito
da formação de complexos entre ácidos aminofosfônicos (como o glifosato) e íons
metálicos em meio aquoso. Eles observaram que o CaSO4 na solução reduzia o efeito
inibitório do glifosato no crescimento das plantas. E que o excesso de Ca2+ poderia ser
o antídoto através da complexação do glifosato.
Outro importante mecanismo para inativação do glifosato no solo é sua
adsorção através de substâncias húmicas, tanto na forma sólida como dissolvida. O
glifosato une-se às substâncias húmicas via mecanismo de ligação com hidrogênio,
com o herbicida sendo adsorvido ou transportado pelas substâncias húmicas. E a
adsorção é proporcional ao tamanho das moléculas das substâncias húmicas, devido
ao maior número de ligações de hidrogênio nas moléculas maiores (Piccolo et al.,
1996).
A adsorção de glifosato pela matéria orgânica também é afetada pelo cátion
que a está saturando. Como se observa na Tabela 4, o crescimento do trigo é menor
quando a matéria orgânica está saturada com Na+ ou com Mg2+ em comparação com
ela saturada com Ca2+. O esterco é também um ótimo inativador de glifosato (Sprankle
et al., 1975b).
6
Tabela 4. Efeito dos cátions ligados à matéria orgânica (M.O.) no peso fresco (PF) de plantas
de trigo com 16 dias de idade.
Glifosato (kg ha-1)
Tratamentos
0
4,48
- - - - - - - - mg PF planta-1 - - - - - - - Controle – Areia
Esterco
M.O. saturada com Na+
31
305
399
152
2+
398
151
2+
340
312
M.O. saturada com Mg
M.O. saturada com Ca
511
392
Fonte: Sprankle et al. (1975b).
Sprankle et al. (1975b) observaram que o nível de P no solo é o fator mais
importante na previsão da quantidade adsorvida de glifosato. À medida que se aumenta
o teor de P no solo reduz-se a adsorção de glifosato (Tabela 5), cujo efeito pode ser
avaliado através do crescimento de plantas de trigo (Tabela 6): no tratamento com
glifosato sem P o peso seco da planta caiu para 58% da testemunha e com 98
e 196 kg ha-1 de P para 21% e 17%, respectivamente (Sprankle et al., 1975c).
Tabela 5. Efeito do tipo de solo e do nível de P na adsorção de 14C-glifosato.
Solo
Argila
Spinks sandy loam
Conover sandy clay loam
P-solo
Adsorção de glifosato
-1
%
kg ha
nM g-1 de solo
21,7
29,7
330
76
16,5
27,3
Fonte: Sprankle et al. (1975b).
Tabela 6. Efeito do nível de P no solo na disponibilidade do glifosato aplicado em Spinks sandy
loam, avaliado pelo peso seco de plantas de trigo com 16 dias de idade.
Fonte de
fósforo
Dose de
fósforo
kg ha-1
Glifosato (kg ha-1)
pH do solo
0
56
- - - - mg planta-1 (PS) - - - -
Relativo
%
Controle
0
5,7
50
29
58
KH2PO4
98
5,4
51
11
21
KH2PO4
196
5,4
51
9
17
Fonte: Sprankle et al. (1975c).
7
Estudando sorção e dessorção do glifosato em três solos diferentes, Prata et
al. (2000) observaram que o glifosato foi extremamente sorvido aos mesmos, independentemente da presença da matéria orgânica. E que não houve dessorção do glifosato,
ficando a maior parte como resíduo ligado.
A adsorção de glifosato pelo solo é diminuída pelo aumento do pH (Sprankle
et al., 1975b; Miles & Moye, 1988; McConnell & Hossner, 1985). A Tabela 7 mostra a
variação da adsorção de glifosato na hematita e na goetita quando o pH variou de 2,0
para 11,5.
Tabela 7. Redução da adsorção de glifosato com o aumento do pH.
Mineral
pH
Adsorção máxima
mmol kg-1
Hematita
2,0
51,5
4,5
37,3
7,0
11,5
46,7
29,6
2,0
134,5
4,5
7,0
96,4
127,8
11,5
21,8
Goetita
Fonte: McConnell & Hossner (1985).
Em resumo, o aumento do pH e a melhoria do nível de P do solo são os
fatores que diminuem a adsorção do glifosato, o oposto ocorrendo com o aumentos dos
teores de matéria orgânica e de argila e ainda saturação do solo com cátions de
maiores valências.
3. EFEITOS SECUNDÁRIOS DO GLIFOSATO NAS PLANTAS: IMPLICAÇÕES
FISIOLÓGICAS
O processo sintético primário das plantas verdes é a fotossíntese na qual
elas utilizam a energia solar para a produção de compostos orgânicos, agrupados pelas
características comuns em metabólitos primários e secundários. Os metabólitos primários, essenciais para a sobrevivência dos organismos são: açúcares, aminoácidos,
ácidos graxos, nucleotídeos e polímeros derivados deles (Figuras 3a e 3b). Grupo reduzido desses metabólitos serve como precursor para síntese de outros compostos em
reações catalisadas enzimaticamente. Estes compostos são chamados de metabólitos
secundários: ácido chiquímico (precursor de vários compostos aromáticos), acetato
(precursor de ácidos graxos, polifenóis, isoprenos, prostaglandinas, etc.) e aminoácidos
alifáticos (biossíntese de alcalóides).
8
Figura 3a. A fase clara da fotossíntese: esquema em Z para organismos fotossintetizantes
produtores de O2.
Fonte: Blakenship & Prince (1985).
Figura 3b. A fase escura da fotossíntese: o ciclo de Calvin.
Fonte: Taiz & Zeiger (2004).
9
As Figuras 4 e 9 mostram as rotas biossintéticas para a produção desses
metabólitos (Castro et al., 2001a; Ireland, 1997).
Fotossíntese
Carboidratos
Rota da pentose
fosfato
Glicólise
Eritrose-4-fosfato
Ácido fosfoenol
pirúvico
Ciclo de Krebs
Acetil
coenzima A
Rota do ácido
chiquímico
Aminácidos
alifáticos
Aminoácidos
aromáticos
Alcalóides
Mevalonato
Isoprenos
Compostos
fenólicos
Figura 4. Esquema simplificado das rotas biossintéticas para produção de compostos fenólicos,
isoprenóides e alcalóides.
Fonte: Castro et al. (2001a).
O glifosato é o mais importante herbicida a afetar a síntese de metabólitos
secundários devido ao bloqueio da rota do ácido chiquímico, com muitas implicações
ecológicas (Lydon & Duke, 1989). Entre os efeitos, podem ser citados: síntese de IAA e
de outros hormônios vegetais, síntese de clorofila, síntese de fitoalexinas e de lignina,
síntese de proteínas, fotossíntese, respiração, transpiração, permeabilidade de membranas e outros mais.
10
3.1. Na síntese de IAA
Na planta, o promotor de crescimento, a auxina ácido indolilacético (IAA),
deriva do aminoácido triptofano, através de várias etapas, envolvendo indolpiruvato ou
triptamina ou indoletanol para dar indolilacetaldeído, ou glucobrassicina, para dar
indolilacetonitrilo, compostos precursores do IAA. A biossíntese de IAA é inibida pela
ação do glifosato. Isto se verifica porque já se encontra bem estabelecido que glifosato
inibe a síntese de corismato e de triptofano. A biossíntese de IAA em plantas e
bactérias é apresentada na Figura 5. Nela verifica-se a possibilidade da ocorrência de
quatro rotas de síntese: a rota do ácido indol 3-pirúvico, a rota bacteriana, a rota indol3-acetonitrila (IAN) e a rota da triptamina (TAM).
(A)
(B)
(C)
(D)
Rota do ácido indol 3-pirúvico
COOH
NH2
N
H
Triptofano (Trp)
*Trp
monoxigenase
Trp
descarboxilase
Trp
transaminase
COOH
IAN
N
H
NOH
Indol-3-acetaldoxima
O
N
H
Ácido indol 3-pirúvico (AIP)
AIP
descarboxilase
Rota bacteriana
O
NH2
Indol-3-acetamida (IAM)
N
H
N
H
N
H
Triptamina (TAM)
NH2
Amina
oxidase
N
N
H
TAM
O
Indol-3-acetaldeído (IAId)
Indol-3-acetonitrila (IAN)
IAId
desidrogenase
Nitrilase
COOH
*IAM hidrolase
N
H
Ácido indol-3-acético (AIA)
Figura 5. Rotas da biossíntese de IAA dependentes do triptofano em vegetais e bactérias. As
enzimas que estão presentes somente em bactérias estão marcadas com um
asterisco.
Fonte: Bartel (1997).
11
A biossíntese de IAA independente do triptofano tem como precursor o indol3-glicerol fosfato, que por sua vez depende de corismato para sua formação. Como a
síntese de corismato também é inibida pelo glifosato, esta via também é inibida pelo
herbicida.
Foi demonstrado que o glifosato exerce uma rápida redução no conteúdo de
auxina nas plantas. Calos de tabaco pré-tratados com 2x10-4 mol L-1 de glifosato
mostraram um aumento na habilidade de metabolizar 14C-IAA, aplicado em seguida
(Lee, 1982a), resultando em níveis muito menores de 14C-IAA nos calos tratados (Figura 6). Os metabólitos incluíam derivados ácidos livres e conjugados. O aumento no
metabolismo foi causado pelo incremento na atividade da IAA-oxidase (Lee, 1982b)
sendo que muitos compostos fenólicos são conhecidos inibidores de IAA-oxidase (Lee
et al., 1982), a ação do glifosato na via do ácido chiquímico, com subseqüente inibição
da síntese de compostos fenólicos, pode causar um aumento na atividade da IAAoxidase. Um aumento na oxidação do IAA pode explicar os efeitos da auxina no
crescimento do calo (Lee, 1981; 1982a).
IAA
d.p.m. x 100
2
Glifosato
0
8
6
4
2
0
1
10
20
30
Tempo de retenção (min)
Figura 6. Redução do IAA em calos de tabaco pré-tratados com glifosato.
Fonte: Lee (1982a).
O transporte de auxina é inibido por doses sub-letais de glifosato. Baur
(1979a) demonstrou que a exposição ao glifosato causou uma inibição do movimento
basípeto do 14C-IAA a partir do bloco de ágar doador localizado no ápice cortado de
milho (Figura 7). Além disso, uma acumulação do composto marcado ocorreu na
extremidade basal do segmento, o que, juntamente com a falta de difusão do marcador
para o interior do bloco receptor localizado na extremidade basal, indicam ligação do
IAA no interior do tecido.
12
Figura 7. O IAA (da gema apical) promove e é necessário para a biossíntese do GA1 nos
entrenós inferiores. O IAA também inibe a degradação da GA1.
Fonte: Ross & O’Neil (2001).
Outro importante promotor de crescimento das plantas é a giberelina. A
biossíntese desse hormônio vegetal origina-se do 3 acetil CoA, passando por ácido
mevalônico, geranilgeranil pirofosfato e caureno, dentre outros componentes da via
metabólica. A auxina (IAA) promove a biossíntese de giberelina (Figura 7). Se plantas
de ervilha são decapitadas, ocasionando interrupção no alongamento do caule, não é
somente o nível de auxina que é reduzido, pois sua fonte foi removida, mas também o
teor de GA1 diminui drasticamente na parte superior do caule. A reposição da gema
com suprimento de auxina restaura o nível de GA1. A gema apical promove o crescimento tanto através da biossíntese direta da auxina quanto da biossíntese de GA1
induzida por auxina (Ross & O’Neil, 2001).
3.1.1. Efeitos de biorreguladores na diferenciação cambial: Quando IAA
é aplicado em brotações de espécies arbóreas, a divisão cambial é estimulada e os
derivativos cambiais se diferenciam para produzir tecido de xilema. Quando GA é
aplicada, ocorre divisão cambial, mas os derivativos resultantes no lado xilemático do
câmbio permanecem indiferenciados. Os teores de IAA e GA aplicados são importantes
na determinação de qual tecido será produzido: se de xilema ou se de floema. Teores
altos de IAA e baixos de GA favorecem a formação de xilema, enquanto teores baixos
de IAA e altos de GA favorecem a produção de floema. O novo tecido de floema
produzido como resultado do tratamento hormonal é completamente diferenciado,
13
contendo elementos crivados e placas crivadas. IAA é importante para promover a
alongação dos derivativos cambiais para produzir vasos de xilema e elementos
fibrosos, sendo que, no caso das fibras do xilema, a aplicação de GA promove
alongação das mesmas. IAA é um importante fator no estabelecimento do diâmetro dos
vasos em Robinia pseudacacia: altos níveis de IAA aplicados produzem vasos do tipo
primaveril e baixos níveis produzem vasos estreitos de verão (Digby & Wareing, 1966).
3.1.2. Auxina e crescimento radicular: O IAA mostra-se necessário em
comcentrações de 10-10 M para promover o crescimento das raízes (Figura 8). Sabe-se
que o glifosato inibe a síntese de IAA. O gravitropismo (crescimento em direção ao
centro da terra) das raízes requer a presença de IAA na coifa. O início da curvatura de
raízes dispostas horizontalmente está positivamente correlacionado com o desenvolvimento de um fluxo ácido assimétrico na zona de alongamento. Já aplicação exógena de
IAA em concentrações > 0,1 µM inibe fortemente o crescimento da raiz. A indução
artifical da assimetria do IAA na zona de alongamento induz curvatura semelhante ao
gravitropismo. Esses resultados, tomados em conjunto, sugerem fortemente que o IAA
desempenha uma função importante na gravicurvatura das raízes (Moore & Evans,
1986).
3.1.3. Cálcio e gravitropismo radicular: Aplicação assimétrica de cálcio em
pontas de raízes faz com que raízes orientadas verticalmente curvem-se em direção à
fonte de cálcio. Tratamento de pontas de raízes com EDTA (quelante de cálcio) elimina
a resposta das raízes ao gravitropismo, sendo que este é restaurado quando EDTA é
substituído por cálcio trocável (Ca2+) (Lee et al., 1983). Sabe-se que o glifosato pode
também complexar o cálcio. Existe um movimento preferencial de cálcio para baixo,
através da coifa da raiz, quando as mesmas se encontram na posição horizontal.
Inibidores do transporte de auxina (TIBA, NPA) bloqueiam o transporte de cálcio na
coifa e inibem a gravicurvatura. Esses resultados indicam que o cálcio move-se para
baixo através da coifa de raízes horizontalmente orientadas, sendo que se acumula no
lado inferior da coifa, e que esse acúmulo assimétrico de cálcio resulta na gravicurvatura.
3.2. Na síntese de etileno
Na biossíntese de aminoácidos e ureídeos verifica-se que a via se ramifica
em síntese de triptofano, fenilalanina e tirosina (inibida pela presença de glifosato) ou
em síntese de glicina, serina, cisteína e metionina. Essa segunda ramificação deve ser
mais induzida quando a primeira é inibida. Nela nota-se a presença de metionina,
precursora da síntese de etileno (Figura 9).
14
Figura 8. Modelo proposto para a redistribuição da auxina durante o gravitropismo em raízes de
milho.
Fonte: Hasenstein & Evans (1988).
GLICINA
P-glicolato
OH pir
SERINA
ureídeos
O2
CO2
glicerato
P-serina
RuBP
purinas
CO2
TRIPTOFANO
CO2
P-glicerato
Ribose 5'P
P-OH pir
eritrose 4'P
CISTEÍNA
METIONINA
chiquimato
corismato
prefenato
PEP
FENILALANINA
TIROSINA
Figura 9. Fluxo de carbono na biossíntese parcial de aminoácidos e ureídeos.
Fonte: Ireland (1997).
15
O incremento na síntese de etileno, seja pelo efeito direto do glifosato, seja
pelos danos provocados pelo herbicida, verifica-se de acordo com a Figura 10.
COO
+
HC
NH3
CH2
CH2
CH3
S
CH 2
CH2
CH
CO
CH2
COO
ATP
Metionina (Met)
R
C
O
Pi
PPi
COO
O
H
H
R
S+
CH3
AdoMet
sintetase
NH3+
O
H
S-Adenosilmetionina
(AdoMet)
CICLO DE YANG
COO
Adenina
ACC sintase
+
NH3
CH3
CH2
S
CH2
CO
S
CH3
COO-
CH 2
O
Adenina
HCOO
O
H
-
-
ACC oxidase
C
H2C
Ácido -ceto- -metiltiobutírico
2-HPO4
+
NH3
H2C
COO
-
1/2 O2
CO2
+
HCN
Ácido 1-aminociclopropano1-carboxílico (ACC)
H2C
CH2
Etileno
Malonil-CoA
O
H
5'-Metiltioadenosina
O2
CH 3
S
CH2
OPO3H
O
CH3
S
CH2
O
OH
CO
Adenina
CH2
-
COO
+
2
H2C
NH
C
O O
H H
5'-Metiltioribose-1-P
ADP
ATP
O
H
O
H
5'-Metiltioribose
H2C
COO
-
N-Malonil ACC
Figura 10. Rota biossintética do etileno e o ciclo de Yang.
Fonte: McKeon et al. (1995).
Abu-Irmaileh et al. (1979) observaram que a aplicação de solução com
20 mM do sal de isopropilamônio de glifosato em plantas de feijoeiro aumentou a
produção de etileno (Figura 11) e de celulase (Figura 12). O etileno pode inibir o metabolismo de fosfolipídeos, aumentar a permeabilidade da membrana, causar perda de
clorofila, aumentar o desverdecimento, inibir a divisão e expansão celular, reduzir a
síntese de DNA e aumentar a atividade da celulase nas zonas de abscisão. O aumento
da atividade de celulase pode diminuir a resistência às abscisões.
16
6
5
Glifosato
Etileno ( L L)
4
3
2
Controle
1
I LSD .05
0
24
48
72
96
120
Tempo (horas)
Figura 11. Efeito de 20 mM do sal isopropilamina de glifosato (pH 7) na produção de etileno por
feijoeiro ‘Red Kidney’.
Fonte: Abu-Irmaileh et al. (1979).
Atividade específica da celulase (unidades/mg de proteína)
40
Glifosato
30
20
Controle
10
0
24
48
Tempo (horas)
72
Figura 12. Efeito de 20 mM do sal isopropilamina de glifosato na atividade específica da
celulase nas zonas de abscisão de feijoeiro ‘Red Kidney’.
Fonte: Abu-Irmaileh et al. (1979).
17
A abscisão foliar, de acordo com Osborne (1973), citado por Kozlowski
(1978), é um fenômeno que envolve três estágios seqüenciais: estímulo, sinal e
resposta (Figura 13). Enquanto a folha continua exportando auxina não ocorre
abscisão. Contudo, quando ela senesce, a produção e a translocação de auxina pela
zona de abscisão são reduzidas. Concomitantemente, a produção de etileno é
aumentada e inicia-se o processo de abscisão. A abscisão foliar normal pode ser
atrasada pela auxina ou giberelina exógena. E é altamente estimulada por concentrações de etileno no ar tão baixa como 0,1 µL L-1 ou por aplicações de ethephon (ácido
2-cloroetilfosfônico) que é convertido a etileno.
Estímulo
Externo
Sinal
Resposta
Alterações ambientais de
luminosidade, fotoperíodo,
temperatura
Abscisão
Força localizada e ruptura
da parede celular entre
o tecido proximal e distal
Desequilíbrio
hormonal
homeostático
Senescência da
zona distal
Redução na síntese de
proteínas e de ácidos Aumento na síntese de proteínas
nucléicos baixos níveis e de ácidos nucléicos, atividade
da parede celular e de enzimas
Perda da permeabilidade
(pectinases e celulases)
da membrana
Liberação do fator
de senescência
Interno
Competição endógena por
diferentes partes da planta
Crescimento das células
na zona proximal
Aumento da
biossíntese de
Sensitividade ao etileno
Etileno
Figura 13. Modelo de estímulo, sinal e resposta para abscisão foliar.
Fonte: Osborne, 1973, citado por Kozlowski (1978).
3.3. Na síntese de compostos fenólicos
As plantas produzem uma grande variedade de produtos secundários que
contêm um grupo fenol – um grupo hidroxila funcional em um anel aromático. Tais
substâncias são classificadas como compostos fenólicos. Os fenóis vegetais constituem
um grupo quimicamente heterogêneo, com aproximadamente 10.000 compostos:
alguns são solúveis apenas em solventes orgânicos, outros são ácidos carboxílicos e
glicosídeos solúveis em água e há, ainda, aqueles que são grandes polímeros
insolúveis.
Devido à sua diversidade química, os compostos fenólicos apresentam uma
variedade de funções nos vegetais. Após um breve relato sobre a biossíntese dos
18
fenóis, serão discutidos os principais grupos de compostos fenólicos e suas funções
nas plantas. Muitos agem como compostos de defesa contra herbívoros e e patógenos.
Outros têm função no suporte mecânico, como atrativos de polinizadores ou dispersores de frutos, na proteção contra a radiação ultravioleta ou reduzindo o crescimento
de plantas competidoras adjacentes (Taiz & Zeiger, 2004).
Os compostos fenólicos são biossintetizados por meio de diferentes rotas,
razão pela qual constituem um grupo bastante heterogêneo do ponto de vista
metabólico. Duas rotas metabólicas básicas estão envolvidas na síntese dos compostos
fenólicos: a rota do ácido chiquímico e a rota do ácido malônico (Figura 14). A rota do
ácido chiquímico participa na biossíntese da maioria dos fenóis vegetais. A rota do
ácido malônico, embora seja uma fonte importante de produtos secundários fenólicos
em fungos e bactérias, é menos significativa nas plantas superiores.
Ácido fosfoenolpirúvico
(resultante da glicólise)
Eritrose-4 fosfato
(resultante da rota
da pentose fostato)
Acetil CoA
Rota do ácido
chiquímico
Ácido
gálico
Taninos
hidrolisáveis
Fenilalanina
C6
C3
Ácido cinâmico
C6
C3
C6
C3
C6
C1
Fenóis simples
C6
C3
Lignina
n
Rota do ácido
malônico
C6
C3
C6
Flavonóides
C6
C3
Compostos
fenólicos
variados
C6
n
Taninos condensados
Figura 14. Nas plantas superiores, a maioria dos fenóis é derivada da fenilalanina.
Fonte: Taiz & Zeiger (2004).
A rota do ácido chiquímico converte precursores de carboidratos derivados
da glicólise e da rota da pentose fosfato em aminoácidos aromáticos. Um dos
intermediários dessa rota é o ácido chiquímico, que dá o nome a essa seqüência de
reações. O conhecido herbicida de amplo espectro, glifosato, mata os vegetais por
bloquear uma etapa desta rota metabólica.
A classe mais abundante de compostos fenólicos secundários em plantas é
derivada da fenilalanina, por meio da eliminação de uma molécula de amônia para
formar o ácido cinâmico. Essa reação é catalisada pela fenilalanina amonialiase (PAL),
talvez a enzima mais estudada no metabolismo secundário vegetal (Figura 15). A PAL
está situada em um ponto de ramificação entre os metabolismos primário e secundário,
19
de forma que a reação que ela catalisa é uma etapa reguladora importante na formação
de muitos compostos fenólicos (Taiz & Zeiger, 2004).
NH2
CH2
CH COOH
L-Fenilalanina
NH3
Reação catalisada pela PAL
CH CH COOH
Ácido t-cinâmico
HO
Ácido p-cumárico
HO
HO
CH CH COOH
CH CH COOH
Ácido caféico
Flavonóides
Ligninas
Taninos
Figura 15. Rota dos compostos fenólicos secundários controlada pela PAL.
Fonte: Duke & Hoagland (1985).
As reações subseqüentes àquelas catalisadas pela PAL levam à adição de
mais grupos hidroxila e outros substituintes. Os ácidos transcinâmico e p-cumárico
e seus derivados são compostos fenólicos simples chamados fenilpropanóides, por
conterem um anel benzênico e uma cadeia lateral de três carbonos. Os fenilpropanóides são importantes unidades básicas para a formação de compostos fenólicos
mais complexos.
Os compostos fenólicos simples são amplamente distribuídos nas plantas
vasculares e parecem apresentar diferentes funções. Suas estruturas incluem:
(a) Fenilpropanóides simples, tais como ácido transcinâmico, ácido p-cumárico e seus derivados, como o ácido caféico, os quais apresentam um
esqueleto básico de fenilpropanóide.
(b) Lactonas de fenilpropanóides (ésteres cíclicos) chamadas cumarinas,
também com esqueleto de fenilpropanóide.
20
(c) Derivados do ácido benzóico, os quais apresentam um esqueleto
formado a partir de fenilpropanóides pela eliminação de dois carbonos da
cadeia lateral.
Os vegetais podem modificar os esqueletos carbônicos básicos de compostos fenólicos simples para formar produtos mais complexos da mesma forma como
fazem com outros produtos secundários.
Muitos compostos fenólicos simples apresentam funções importantes nos
vegetais, agindo como compostos de defesa contra insetos herbívoros e fungos.
Atenção especial tem sido dada à fitotoxicidade de certas cumarinas, as furanocumarinas, que apresentam um anel furano (Taiz & Zeiger, 2004).
Lignina: Depois da celulose, a substância orgânica mais abundante nas
plantas é a lignina, um polímero de grupos fenilpropanóides altamente ramificado que
apresenta funções primária e secundária. A estrutura precisa da lignina não é
conhecida devido à dificuldade de se extrair lignina das plantas, pois está covalentemente ligada à celulose e a outros polissacarídeos da parede celular.
A lignina é encontrada nas paredes celulares de vários tipos de tecidos de
sustentação e vascular, especialmente em traqueídeos e elementos de vaso. Ela é
depositada sobretudo no espessamento da parede secundária, mas também pode
ocorrer na parede primária e na lamela média, em íntimo contato com a celulose e
hemicelulose já presentes. A rigidez mecânica da lignina fortalece os caules e o tecido
vascular, permitindo o crescimento ascendente e possibilitando que a água e os sais
minerais sejam conduzidos através do xilema sob pressão negativa, sem haver o
colapso do tecido. Uma vez que a lignina é um componente-chave do tecido de
transporte de água, a capacidade de produzir lignina deve ter sido uma das adaptações
mais importantes, que permitiu que as plantas colonizassem o ambiente terrestre.
Além de proporcionar suporte mecânico, a lignina desempenha funções
protetoras importantes nos vegetais. Sua resistência física coíbe seu consumo pelos
herbívoros e sua estabilidade química torna-a relativamente indigerível por esses
animais. Por sua capacidade de ligação à celulose e às proteínas, a lignina também
reduz a digestibilidade dessas substâncias. A lignificação bloqueia o crescimento de
patógenos e é uma resposta freqüente à infecção ou à lesão.
Flavonóides: constituem a maior classe de fenólicos vegetais. O esqueleto
de carbono dos flavonóides contém 15 carbonos organizados em dois anéis aromáticos, ligados por uma cadeia de três carbonos. Esta estrutura é resultante de duas
rotas biossintéticas separadas: a rota do ácido chiquímico e a rota do ácido malônico.
Os flavonóides são classificados em grupos diferentes, primeiramente pelo grau de
oxidação da cadeia de três carbonos. Dentre os principais flavonóides estão as antocianinas, as flavonas, os flavonóis e as isoflavonas. Os esqueleto de carbono dos flanovóides pode ter vários substituintes. Os grupos hidroxila estão normalmente presentes
nas posições 4, 5 e 7, mas também podem ser encontrados em outras posições. Os
açúcares são também muito comuns; de fato, a maioria dos flavonóides ocorre natu-
21
ralmente com glicosídeos. Enquanto os grupos hidroxila e açúcares aumentam a
solubilidade em água dos flavonóides, outros substituintes, tais como éteres metílicos
ou unidades isopentil modificadas, tornam os flavonóides lipofílicos (hidrofóbicos).
Os tipos diferentes de flavonóides desempenham funções diversas nos
vegetais, incluindo pigmentação e defesa, esta última através das fitoalexinas.
Fitoalexinas: são definidas como compostos antimicrobianos de baixo peso
molecular, sintetizados através da rota do ácido chiquímico e acumuladas nas plantas
após exposição aos microrganismos. Apesar de não se conhecer o seu exato mecanismo, são compostos importantes na defesa da planta contra ataques de bactérias,
fungos, nematóides e insetos (Paxton, 2000). Estruturas químicas de algumas fitoalexinas são mostradas na Figura 16.
Anel adicional formado por uma unidade
C5 a partir da rota dos terpenos
CH3
H3C
HO
O
O
O
OH
O
O
OH
OCH3
Gliceolina (da soja)
Medicarpina (da alfafa)
Isoflavonóides de leguminosas (família da ervilha)
OH
HO
CH2
HO
CH3
CH3
Risitina (de batata e tomate)
CH2
HO
CH3
CH3
CH3
Capsidiol (de pimenta e tabaco)
Sesquiterpenos de Solanaceae (família da batata)
Figura 16. Estrutura de algumas fitoalexinas – metabólitos secundários com propriedades
antimicrobianas, que são rapidamente sintetizados após a infecção por microrganismo.
Fonte: Taiz & Zeiger (2004).
22
As fitoalexinas acumulam-se em torno do local da infecção e apresentam
atividade antimicrobiana. Em geral, elas não estão presentes nas plantas antes da
infecção, mas são sintetizadas muito rapidamente, após o ataque de microrganismos,
pelas células sadias adjacentes às células danificadas ou necróticas em resposta a
materiais que se difundem destas últimas. A resistência ocorre quando uma ou mais
fitoalexinas atingem concentração suficiente para restringir o desenvolvimento do patógeno. As fitoalexinas não são produzidas durante as infecções biotróficas compatíveis,
devido a supressores moleculares produzidos pelos patógenos (Agrios, 1997; Taiz &
Zeiger, 2004).
É interessante observar que tanto o glifosato como o patógeno inibem a
síntese de fitoalexinas – o primeiro através do bloqueio da rota do chiquimato e o
segundo através da supressão da atividade da fenilalaninaliase (PAL) (Agrios, 1997).
As antocianinas, as flavonas e os flavonóis são responsáveis por muitas
cores observadas nas plantas. As antocianinas servem de atrativos para polinizadores
e dispersores de sementes, sendo que flavonas e flavonóis não são visíveis ao olho
humano, mas são sinais atrativos para abelhas.
Taninos condensados: São compostos formados pela polimerização de
unidades de flavonóides. Normalmente, são constituintes de plantas lenhosas. Como os
taninos condensados podem freqüentemente ser hidrolisados a antocianidinas por
tratamento com ácidos fortes, eles muitas vezes são denominados de pró-antocianidinas, que são antocianinas sem seus açúcares (Taiz & Zeiger, 2004).
3.4. Na síntese de aminoácidos e de proteínas
Efeitos do glifosato reduzindo os níveis de fenilalanina e tirosina em tecidos
de plantas de soja, milho, algodoeiro e trigo mourisco são apresentados na Tabela 8, de
Duke & Hoagland (1985). Aliás, fenômeno conhecido e constatado por Jaworski (1972)
estudando o efeito do glifosato em Lemma gibba, uma planta aquática.
Tabela 8. Efeitos do glifosato nos pools livres de aminoácidos aromáticos em quatro espécies
vegetais.
Espécie
Tecido
Concentração
de glifosato
mmol L-1
Soja
Raiz
Milho
Raiz
Algodoeiro
Raiz
Trigo
Hipocótilo
mourisco
Fenilalanina
Controle
Tratamento
Tirosina
Controle
Tratamento
- - - - - - - - - - - - nmol g-1 peso fresco - - - - - - - - - -
0,5
1,0
0,2
369
128
307
168
77
173
117
171
125
69
88
149
1,0
44
20
59
76
Fonte: Duke & Hoagland (1985).
23
Apesar da redução nos teores de fenilalanina e tirosina, observou-se
aumento na quantidade total de aminoácidos livres, principalmente glutamato e glutamina, e redução no teor de proteína. Esta redução seria devido à diminuição no pool de
fenilalanina, precursora da síntese protéica (Cole, 1985).
3.5. Na ultraestrutura celular
Poucos trabalhos foram realizados com glifosato para verificar seus efeitos
na ultraestrutura das plantas. Nessas pesquisas, somente foram estudados seus efeitos
nas folhas de plantas desenvolvidas. Apesar do glifosato causar clorose e necrose
foliar, o herbicida se move e se acumula mais no meristema apical do que nas folhas
(Vaughn & Duke, 1986).
Na pesquisa realizada, foi descrita a ultraestrutura das folhas e raízes
primárias de plântulas de soja, desenvolvidas em hidroponia, com glifosato ou com o
herbicida aplicado no cotilédone, antes do desenvolvimento das folhas e das raízes
secundárias.
A análise da morfologia radicular mostrou um aspecto inchado das células da
ponta da raiz, similar àquele observado após tratamento com trifluralina, a qual quebra
a mitose celular. O inchamento ocorre muito mais lentamente sob tratamento com
glifosato do que com rompedores clássicos da mitose, os quais reagem diretamente
com a tubulina.
O núcleo das células da raiz tratadas com glifosato mostram sintomas de
perda de microtúbulo; sendo freqüentemente observadas células com núcleo fortemente lobado ou micronúcleo e células presas a certos estádios de divisão.
O glifosato segura lentamente o crescimento pela diminuição da reserva livre
de tubulina para a formação de microtúbulos medulares e corticais nos meristemas das
raízes. A estabilidade do microtúbulo foi melhorada com a adição de Ca2+ com EGTA
(quelato).
Os cloroplastos das folhas tratadas com glifosato mostraram-se anormais,
com a lamela arranjada de forma espiralada em torno dos grana. O amido e a lamela do
estroma eram também muito menos abundantes nas plantas tratadas com glifosato
(Vaughn & Duke, 1986).
Como outros herbicidas que afetam a divisão celular, o glifosato também
evita o acúmulo de Ca2+ no interior do mitodôndrio. Assim, o efeito na mitose, através
da quebra dos microtúbulos medulares e corticais, pode ser em parte devido a um tipo
de desequilíbrio de Ca2+.
Os efeitos do glifosato na biossíntese de aminoácidos aromáticos e na
formação de proteínas desses aminoácidos têm reduzido os níveis de proteínas, como
a tubulina, que é crítica para a formação de microtúbulos, levando a divisões aberrantes. A meiose também parece ser afetada pelo tratamento com glifosato; grumos de
íons bivalentes, material residual, fragmentos e micronúcleos foram observados em
anteras de Secale cereale em desenvolvimento.
24
3.6. Na permeabilidade de membranas
Considera-se que o glifosato tem efeito negligível na permeabilidade da
membrana plasmática (Cole, 1985). No entanto, O’Brien & Prendeville (1979) observaram que a permeabilidade da membrana celular de Lemna minor foi maior quando
plantas eram colocadas numa solução de glifosato, após determinado período de
tempo. O efeito foi avaliado medindo-se a quantidade de eletrólitos lixiviados através de
condutivímetro elétrico. A concentração de 10-1 mM de glifosato aumentou a permeabilidade já entre 12 e 24 horas e com 10-2 mM entre 48 e 96 horas (Tabela 9).
Tabela 9. Efeito do glifosato na lixiviação de eletrólitos em Lemna minor. As plantas ficaram 5
horas em incubação em água deionizada após serem submetidas a diferentes
períodos de tempo na solução de glifosato.
µS após os períodos de tempo (horas)
Glifosato
mM
µg mL
12
24
48
72
96
0
0
10
8
11
6
12
16,9
1,69
(P = 0,05)
16
10
6
38
14
4
30
15,6
3
31
15,6
13
38
24
7
-1
10
10-2
dms
-1
Fonte: O’Brien & Prendeville (1979).
Mudanças na permeabilidade da membrana parecem ser a característica
universal dos tecidos de plantas doentes, independente do tipo de doença ou da
natureza do agente patogênico (Wheeler, 1978).
3.7. Na síntese de clorofila
A redução no teor de clorofila pode ser resultado da menor síntese ou da
maior degradação da clorofila pelo glifosato (Tabela 10). Tanto em laboratório como em
condições de campo, a clorose foi o sintoma comum e precoce da injúria do glifosato às
plantas, similar à deficiência de micronutriente. Durante o crescimento subseqüente, a
clorose desaparece mas pode desenvolver-se em novas folhas, possivelmente devido à
falta de clorofila. Há evidências que o glifosato causa efeitos detrimentais na síntese de
ácido aminolevulínico (ALA), um precursor na biossíntese de clorofila, que parece ser
dependente de ferro (Fe) (Kitchen et al., 1981; Nilsson, 1985).
A biossíntese de clorofila necessita de duas enzimas – a catalase e a peroxidase – que são muito sensíveis à deficiência de ferro, como mostra a Tabela 11, de
Marschner (1995).
25
Tabela 10. Conteúdo de clorofila em brotação estiolada de milho de 8 dias de idade tratada
com diferentes concentrações de glifosato e iluminada a 76 µE m-2 s-1 a 24oC por
12 horas.
Concentração
de glifosato
Conteúdo de clorofila
Controle
Tratamento
- - - - - - - - - - - - - µg g-1 - - - - - - - - - - - -
mM
Redução
%
10,0
86 a
43 b
50
1,0
48 a
28 b
42
0,1
34 a
26 a
24
0,01
54 a
55 a
0
Fonte: Kitchen et al. (1981).
Tabela 11. Efeito da deficiência de ferro em folhas de tomateiro no conteúdo de clorofila e na
atividade enzimática.
Tratamento
Fe nas folhas
Clorofila
-1
Catalase
Peroxidase
µg g PF
mg g PF
+ Fe
18,5
3,52
100
100
- Fe
11,1
0,25
20
56
-1
- - - - atividade relativa - - - -
Fonte: Machod (1986), citado por Marschner (1995).
Nilsson (1985), observando o efeito de metais como o Fe3+ e o Mn2+
reduzindo a fototoxicidade do glifosato, especula se este fenômeno foi devido tanto a
menor absorção de glifosato pela ação destes metais ou pela formação de complexos
estáveis, nos quais o glifosato permaneceria inativo mesmo após a entrada na planta.
3.8. Na fotossíntese, respiração e transpiração
Embora a fotossíntese seja o sítio de ação primária de muitos herbicidas,
não há evidências de que o glifosato venha a afetá-la, de acordo com Cole (1985).
A aplicação da dose de 2,24 kg ha-1 de glifosato com surfactante não afetou
a respiração ou a fotossíntese no trigo nas primeiras 24 horas. A respiração permaneceu inalterada durante 216 horas mas a fotossíntese foi reduzida após 72 horas
(Tabela 12). O tempo requerido para observar estes efeitos indica que a fotossíntese
não é o modo primário de ação ou que o herbicida atua lentamente nos processos
fotossintéticos (Sprankle et al., 1975a).
26
Tabela 12. Efeito da aplicação foliar de 2,24 kg ha-1 de glifosato na respiração e fotossíntese de
trigo.
Tempo
Respiração
Fotossíntese
horas
- - - - - - - - - - - % do controle - - - - - - - - - - -
0
100
100
3
24
89
109
100
101
72
116
68
216
114
23
Fonte: Sprankle et al. (1975a).
Estudando o efeito da aplicação de glifosato em folhas de ervilha, girassol e
feijoeiro, Shanner (1978) observou que a transpiração foi reduzida em todas as plantas.
Todas as plantas morreram no período de 10 dias após a aplicação da solução de
5 mM de glifosato. A redução da transpiração se daria pela ação direta do glifosato
sobre as células-guardas forçando o fechamento dos estômatos. A observação de que
a transpiração só afeta tecido que recebe dose letal de glifosato poderia indicar que o
fechamento dos estômatos é um dos sintomas que antecede a morte e que as célulasguardas constituem um dos sistemas mais sensíveis à disrupção do metabolismo
celular causado pelo glifosato.
3.9. Na fixação biológica de nitrogênio
Nos idos da década de 70, trabalho de Jaworski (1972) já mostrava o efeito
depressivo do glifosato sobre Rhizobium japonicum. Este efeito depressivo podia ser
parcialmente revertido pela adição de fenilalanina e tirosina no meio de cultura (Tabela
13).
Tabela 13. Efeito do glifosato na inibição do crescimento de Rhizobium japonicum e sua reversão pela fenilalanina e tirosina.
Testemunha
Glifosato (Gli)
Fenilalanina (Phe)
Concentração
M
10-4
2 x 10-4
Inibição
%
0
88
0
Tirosina (Tyr)
Gli + Phe
Gli + Tyr
2 x 10-4
10-4 + 2 x 10-4
10-4 + 2 x 10-4
0
81
81
Phe + Tyr
Gli + Phe + Tyr
2 x 10-4 + 2 x 10-4
10-4 + 2 x 10-4 + 2 x 10-4
0
39
Tratamento
Fonte: Jaworski (1972).
27
Com a introdução da soja transgênica com o gene de resistência ao
glifosato, na qual este herbicida é aplicado em pós-emergência da cultura, é bastante
provável que o efeito sobre a fixação biológica de nitrogênio venha a ser de maior
relevância.
3.10. Na mineralização da matéria orgânica
µ g g-1 de N (NH4+ + NO3-) no solo seco
A mineralização de compostos nitrogenados é importante atividade microbiológica de indiscutível relevância para a fertilidade do solo. Alguns herbicidas têm
influência adversa no processo, especialmente no estágio final da conversão do nitrito
em nitrato. Contudo, não foram observados efeitos inibitórios do glifosato, mesmo em
concentrações altas como 100 µg g-1 de solo. De fato, a mineralização do nitrogênio,
expressa como a soma de NH4+ + NO3-, aumentou em solo tratado com o glifosato,
como mostra a Figura 17 (Grossbard, 1985).
Solo Triangle - glifosato
Solo Triangle - controle
Solo Boddington Barn - glifosato
Solo Boddington Barn - controle
0
2
4
6
8
10
Semanas de incubação
Figura 17. Efeito da dose de 100 ppm de glifosato na mineralização (aeração contínua após a
1a semana de incubação).
Fonte: Grossbard (1985).
28
4. EFEITOS SECUNDÁRIOS DO GLIFOSATO NAS PLANTAS: IMPLICAÇÕES
AGRONÔMICAS
4.1. Absorção do glifosato pelas plantas-não alvo
É óbvio concluir que, além da contaminação acidental, a única outra maneira
da planta-não alvo receber e absorver o glifosato seria através da deriva. Isto porque é
aceito que, uma vez aplicado o glifosato, este seria rapidamente inativado no solo
(Sprankle et al., 1975c; Prata et al., 2000). Contudo, esta inativação parece não ser
permanente ou rápida o suficiente, pois a atividade residual foi capaz de causar danos
na germinação e no desenvolvimento da alfafa, conforme pode-se observar na Tabela
14 (Salazar & Appleby, 1982).
Além da deriva e do glifosato residual do solo, existe ainda a possibilidade da
passagem do glifosato da planta-alvo (invasora) para a planta-não alvo (cultura econômica) coexistindo no meio, como no caso de citros, cafeeiro e outras perenes, através
do contato entre as raízes.
Tabela 14. Efeito do glifosato (1 kg ha-1) na germinação e desenvolvimento da alfafa.
Tempo entre
aplicação e
semeadura
horas
Testemunha
3
48
27
296
138
6
48
23
262
100
9
49
21
295
39
24
49
28
283
109
Germinação
Peso da parte aérea
Glifosato
----------%-----------
Testemunha
Glifosato
- - - - - - - - mg vaso-1 - - - - - - - - -
Fonte: Salazar & Appleby (1982).
Esta possibilidade foi comprovada por Rodrigues et al. (1982) estudando os
efeitos da exsudação do glifosato de plantas de trigo interplantadas com milho ou com
soja no mesmo vaso. No caso do milho, o maior efeito observado foi a redução no peso
do sistema radicular (Tabela 15). Os autores comentam que os resultados obtidos
suportam fortemente a idéia de que o glifosato é exsudado e é absorvido pelas raízes
das plantas adjacentes.
Estudo efetuado no laboratório do Professor Volker Römheld na Universidade Hohenhein, Stuttgart, Alemanha, mostrou que o glifosato aplicado na soja pode
translocar-se para a planta de girassol crescendo no mesmo vaso (Figura 18).
29
Tabela 15. Efeito de exsudatos de raízes de trigo tratadas com glifosato no desenvolvimento de
raízes de milho interplantado no mesmo vaso.
Solo 1
Solo 2
------------g-----------
Tratamento
Testemunha
-1
Glifosato (1,1 kg ha )
0,83
0,78
0,48
0,38
Fonte: Rodrigues et al. (1982).
Figura 18. Translocação do glifosato aplicado na soja (planta-alvo) para o girassol (planta-não
alvo) cultivado no mesmo vaso (original: cortesia do Dr. Volker Römheld).
4.2. Na germinação de sementes e desenvolvimento das plantas
Sprankle et al. (1975c) observaram que a germinação de sementes de trigo,
milho e soja plantadas em areia é pouco afetada pela dose de glifosato, o oposto
ocorrendo com o crescimento, que ficou bastante reduzido (Tabela 16).
No mesmo trabalho, Sprankle et al. (1975c) estudaram o espectro da
sensibilidade ao glifosato em sete espécies vegetais: linho, milho, soja, trigo, cevada,
aveia e pepino, na busca de bioensaio para detecção deste produto no solo. Foi
observado que, entre estas plantas, o linho foi a mais sensível, ficando o milho, a soja e
o trigo no grupo intermediário, e entre as mais resistentes a cevada, a aveia e o pepino
(Tabela 17). Os autores observaram também que à medida que aumentava a
concentração de glifosato havia dificuldade na emergência das folhas, e muitas vezes
as folhas que conseguiam emergir apresentavam cloroses típicas, como as de
deficiência de zinco.
30
Tabela 16. Efeito do glifosato aplicado em plantas cultivadas em areia (com solução de
Hoagland no 1) por 16 dias.
Glifosatoa
Germinaçãob
Trigo
Peso seco da planta
Milho
Soja
--------- %-------0
c
0,56
1,12c
2,24c
4,48c
0,8% MON 0027
Trigo
Milho
Soja
-1
- - - - - - - mg planta - - - - - - -
93 a
95 a
100 a
33 e
125 d
110 d
93 a
93 a
95 a
93 a
93 a
100 a
100 a
98 a
98 a
93 a
96 a
93 a
98 a
98 a
97 a
15 c
9 bc
5 ab
2a
28 d
47 c
19 b
17 b
4a
102 d
33 c
20 b
11 ab
6a
95 d
a
Sal de mono(dimetilamina) do glifosato.
Médias com mesma letra na coluna não diferem significativamente a 5% pelo Teste de Duncan.
c
0,8% (v/v) MON 0027, surfatante adicionado, produto da Monsanto Company, St. Louis, MO.
Fonte: Sprankle et al. (1975c).
b
Tabela 17. Efeito da dose de 0,56 kg ha-1 de glifosatoa aplicado em cultura na areia no
crescimento de algumas espécies agrícolas.
Espécie
Altura da planta
Peso seco da parte aérea
- - - - - - - - - - - - - - % do controlebc - - - - - - - - - - - - - - -
Linho
14 a
20 a
Milho
Soja
Trigo
Cevada
Aveia
Pepino
35 b
36 b
56 c
68 d
82 e
75 de
45 b
33 ab
52 b
71 c
100 c
86 c
a
sal de mono(dimetilamina) do glifosato.
Médias na coluna com mesma letra não diferem em 5% pelo teste Duncan.
c
O controle é o tratamento onde 0,8% de surfatante foi aplicado na areia.
Fonte: Sprankle et al. (1975c).
b
Na prática, é difícil que estes efeitos possam se repetir, principalmente em
solos com textura média ou argilosa e com altos teores em matéria orgânica. Contudo,
isto poderia ocorrer nos solos mais arenosos, com o plantio logo após a dessecação
com o glifosato.
Como o glifosato e o fosfato competem pelo mesmo sítio de adsorção no
solo, há a potencialização da ação deste herbicida com o aumento da dose de P.
Contudo, os autores observaram que esta ação do P pode ser neutralizada mesmo
31
para doses altas como 56 kg ha-1 de glifosato com o aumento do tempo entre a
aplicação do herbicida e a semeadura do trigo. O efeito que era grande com a
semeadura efetuada logo após a aplicação do glifosato era anulado após 6 semanas de
intervalo (Tabela 18).
Esta informação é muito importante para os produtores que estão abrindo
novas áreas de plantio em Areias Quartzosas do Brasil Central. É sempre conveniente
esperar três ou mais semanas entre a dessecação com o glifosato e o plantio,
principalmente considerando-se a maior suscetibilidade da soja ao glifosato, que o trigo,
como já visto.
Tabela 18. Efeito do intervalo de tempo entre a aplicação de glifosato e a semeadura do trigo
em solo arenoso com duas doses de P no peso seco de plantas de trigo de 16 dias
de idade.
Intervalo de tempo após a aplicação (semanas)
Fosfato
Glifosato
kg ha-1
kg ha-1
0
0
45
32
34
0
56
21
29
34
196
0
45
35
32
196
56
12
25
31
0
3
6
-1
- - - - - - - - - - - mg planta PS - - - - - - - - - - -
Fonte: Sprankle et al. (1975c).
4.3. Estudo de caso: O glifosato poderia estar relacionado com a
clorose variegada dos citros (CVC), o declínio e a morte súbita dos
citros (MSC)?
A clorose Variegada dos Citros (CVC) – de acordo com Rossetti et al.
(1997), é a doença mais grave que ameaça nossa citricultura. Foi detectada pela
primeira vez no Brasil em 1987, em pomares de Colina (SP) e logo depois no Triângulo
Mineiro e nas regiões Norte e Noroeste do Estado de São Paulo. Ela ataca todas as
variedades comerciais de laranja doce (Pera, Natal, Hamlin, Valência, Folha Murcha,
Baianinha, Barão, etc.) sobre diferentes porta-enxertos (Limão-Cravo, Trifoliata, tangerinas Cleópatra e Sunki, laranja Caipira, etc.). Não têm sido encontrados sintomas nas
tangerineiras comerciais (Cravo, Ponkan), tangor Murcote, limões verdadeiros (Siciliano, Eureca) e lima ácida Galego, mesmo quando as plantas estão localizadas em
áreas altamente infectadas. Os principais sintomas da CVC são:
a) clorose das folhas, inicialmente na parte mediana e superior da copa,
tomando depois toda a planta;
32
b) folhas com sintomas de deficiências nutricionais, mormente de zinco,
boro e potássio (frutos pequenos);
c) manchas cloróticas da face ventral correspondem a pequenas bolhas de
goma cor de palha na face dorsal, semelhantes a manchas devidas à
toxicidade de boro;
d) frutos de tamanho reduzido e endurecidos, imprestáveis para o comércio,
com amarelecimento precoce;
e) em plantas muito afetadas, notam-se, com bastante freqüência, galhos
salientes na parte superior da copa, com folhas e frutos miúdos e alguma
desfolha nos galhos ponteiros.
Abrindo trincheiras com pá retroescavadora, os autores desta revisão
observaram extrema redução do sistema radicular das plantas afetadas, quando
comparado com o das plantas sadias.
O Declínio dos Citros – foi detectado no Estado de São Paulo em 1977.
Posteriormente foi encontrado em Minas Gerais, Bahia e Sergipe. Parece similar ao
“blight” conhecido na Flórida por mais de 100 anos. Todos os cultivares de laranja doce
e pomelo, quando em porta-enxertos suscetíveis, são propensos ao desenvolvimento
dessa anomalia fisiológica. Os sintomas se manifestam a partir dos 4 anos de idade,
com maior incidência dos 8 aos 12 anos. Mostra murcha setorial ou generalizada, as
folhas perdem o brilho, sendo comum a ocorrência de deficiência de zinco. Ocorre
queda de folhas, diminuição no tamanho dos frutos, morte de radicelas e senescência.
A Morte Súbita dos Citros (MSC) – foi descrita pela primeira vez no início
de 2001 e inicialmente restrita à região norte do Estado de São Paulo e ao Triângulo
Mineiro, as mesmas regiões onde ocorre a CVC com maior incidência. Existe semelhança entre os sintomas de MSC e aqueles de declínio rápido, causado pelo vírus da
tristeza, nas combinações de laranja doce enxertada em laranja azeda. Fatores ambientais como alto déficit hídrico ou manejo inadequado poderiam contribuir para acelerar sua evolução (Centro de Citricultura, 2003; Cabrera, 2004).
Agentes causais das doenças: é cientificamente aceito que Xylella
fastidiosa Wells é o agente causal da CVC (Rossetti et al., 1997). No entanto, até o
momento não se conhece o agente causal da MSC. As evidências mais prováveis
indicam que pode ser um vírus, mutante do vírus da tristeza, que ataca as combinações
com limoeiro ‘Cravo’ (Cabrera, 2004).
Hipótese considerada pelos autores desta revisão: o glifosato, além de
outras condições estressantes, estaria relacionado com a CVC e a MSC pelos
seguintes sintomas observados nas plantas:
(1) sistema radicular pobre, pouco ramificado, explicado pela diminuição do
nível de IAA;
33
(2) concentração das raízes na superfície do solo, explicada pela complexação do Ca2+ pelo glifosato nas pontas das raízes com perda do
gravitropismo (geotropismo);
(3) abscisão de flores, frutos e folhas e cor amarelada dos frutos imaturos,
explicada pelo aumento do etileno;
(4) incidência de doenças como CVC e MSC, bem como de Phytophtora,
Colletotrichum e outras, explicada pela redução na síntese de fitoalexinas, aumento de aminoácidos livres e perda da permeabilidade de
membrana.
4.3.1. Ação de biorreguladores em citros
O efeito benéfico da recomposição do balanço hormonal foi comprovado nos
trabalhos a seguir.
Castro et al. (2001b) verificaram que a aplicação de 20 mg L-1 de giberelina +
20 mg L de ácido naftalenacético promoveu remissão dos sintomas de clorose
variegada dos citros (CVC). Prates et al. (1983, 1988) observaram que árvores de
citros com sintomas iniciais de declínio dos citros pulverizadas com 20 mg L-1 de GA +
8 mg L-1 de 2,4-D tiveram remissão dos sintomas da anomalia fisiológica. Serciloto et al.
(2003) verificaram que a aplicação de 20 mg L-1 de giberelina em lima ácida ‘Tahiti’
elevou o teor de clorofila nas folhas, aumentou a fixação de dióxido de carbono da
fotossíntese e a taxa transpiratória.
-1
4.3.2. O papel do scoparone, fitoalexina de citros, na resistência às
doenças
O importante papel do scoparone (6,7-dimetoxicumarina) na resistência às
doenças de citros é bem explicada por Afek & Sztejnberg (1995). A atividade inibitória
do scoparone sobre vários fungos fitopatogênicos in vitro é mostrada na Tabela 19. Os
autores observaram que a produção de scoparone era maior nas plantas resistentes a
Phytophthora citrophthora que nas suscetíveis. O comprimento da lesão nos ramos era
inversamente proporcional ao aumento na concentração de fitoalexina. À medida que a
lesão aumentava, a concentração de scoparone reduzia (Figura 19). Em outro trabalho,
estes autores observaram que AOA (ácido aminooxiacético), inibidor competitivo da
PAL, suprimia a produção de scoparone em citros e isto era seguido pela diminuição da
resistência. Como o glifosato pode também inibir a síntese de scoparone, é lícito
esperar que ele possa estar envolvido na perda de resistência dos citros às doenças,
reduzindo a resistência de citros a P. citrophthora bem como a outros patógenos
(Tabela 19).
34
Tabela 19. Dose efetiva de scoparone para inibição de 50% (DE50) no crescimento micelial de
Phytophthora citrophthora comparada com a inibição da germinação conidial de
seis outros fungos patogênicos in vitro.
DE50 de scoparone
µg mL-1
Espécies de fungos
Phythophthora citrophthora
Verticillium dahliae
97
Penicillium digitatum
64
Penicillium italicum
Colletotrichum gloeosporioides
60
Hendersonula toruloidea
Botryiodiplodia (Diplodia) natalensis
90
85
61
54
Fonte: Afek & Sztejnberg (1995).
d
d
400
c
200
b
Comprimento da lesão (mm)
-1
Scoparone (µg g PF)
500
30
c
c
20
10
b
b
a
a
a
a
0
2
4
6
8
0
2
4
6
8
Dias após a inoculação
Figura 19. Acumulação de scoparone e comprimento da lesão na casca de Citrus de
espécies resistentes: macrophylla ( ), laranja trifoliata ( ), laranja azeda ( )
e espécies suscetíveis: limão rugoso ( ), Shamouti ( ), Niva ( ) após inocuo
lação com Phytophthora citrophthora em temperatura de incubação de 28 C.
Fonte: Afek & Sztejnberg (1995).
35
Na prática, a hipótese está sendo analisada em dezenas de pomares
supervisionados pelos GDT’s (Grupos de Desenvolvimento de Tecnologia) da POTAFOS em parceria com estudantes da ESALQ e citricultores nas regiões de Frutal,
Barretos, Bebedouro, Pirassununga, Conchal e Araras. O esquema básico utilizado é:
adubação em área total mais gesso e boro no solo e micronutrientes foliares nas
plantas. Forma-se exuberante cobertura vegetal que é manejada com roçadeira lateral.
Sem uso de glifosato. A recuperação dos pomares tem sido notável. É preciso, no
entanto, trabalhos científicos apurados para quantificar o efeito de cada um dos
componentes de manejo.
A resposta à pergunta deste estudo de caso é: sim, existem evidências
mostrando que o uso inadequado do glifosato poderia estar relacionado não só com a
CVC, o declínio e a MSC mas também com outras doenças desta cultura.
4.4. Estudo de caso: o glifosato poderia diminuir a FBN e facilitar a
incidência de doenças na cultura da soja?
Fixação biológica de nitrogênio (FBN): trabalho de Jaworski (1972) já
mostrava que o glifosato poderia afetar a FBN. Trabalhos posteriores nos Estados
Unidos e no Brasil confirmam este fenômeno.
Moorman et al. (1992) observaram que concentrações de 0,5 e 1,0 mM de
glifosato inibiam o desenvolvimento mas não eram letais para linhagens de
Bradyrhizobium japonicum em meio de cultura sem aminoácidos aromáticos, com morte
ocorrendo na concentração de 5 mM (Tabela 20).
Tabela 20. Efeito do glifosato no crescimento de estirpes de Bradyrhizobium japonicum em
meio de cultura sem aminoácidos aromáticos.
Glifosato (mM)
Estirpes de B. japonicum
0
0,5
1,0
1,5
- - - - - - - - - - - - - - % de inibição - - - - - - - - - - - - - -
110
0
41
47
100
123
0
10
12
100
138
0
15
19
100
Fonte: Moorman et al. (1992).
Santos et al. (2003), estudando o comportamento das estirpes de B.
japonicum sob o efeito de componentes do glifosato potássico, concluíram que:
a) todas as estirpes avaliadas foram afetadas pelos componentes do
glifosato;
36
b) a formulação comercial Zapp Qi foi a menos tóxica à estirpe SEMIA 5019
(Tabela 21).
Tabela 21. Efeito do produto puro-padrão N-(phosphoromethyl)glycine 18,0 mg L-1 (PMG),
PMG + sal potássico 27,7 mg L-1 (PMS) e o produto comercial Zapp Qi (36,0 mg L-1)
sobre o crescimento de estirpes de Bradyrhizobium sp., medido pelo aumento da
densidade ótica (DO), 155 horas após a inoculação.
Tratamentos
SEMIA 5019
SEMIA 5080
SEMIA 587
- - - - - - - - - - - - - Crescimento relativo (%) - - - - - - - - - - - -
Controle
100,0 aA
100,0 aA
100,0 aA
PMG
72,9 cB
68,8 bB
91,0 bA
PMS
65,5 cB
62,1 bcB
76,2 cA
Zapp Qi
92,3 bA
58,7 cC
73,8 cB
Fonte: Santos et al. (2003).
A introdução da soja transgênica resistente ao glifosato trouxe novas
oportunidades para o controle de ervas daninhas na cultura da soja com a substituição
ou redução no uso de herbicidas pré-emergentes ou do cultivo. A base da resistência
ao glifosato na soja é a inserção de um gene EPSPS insensitivo retirado da linhagem
CP4 de Agrobacterium. Nos Estados Unidos, a soja RR foi comercializada primeiramente em 1996 com aceitação pelos produtores, com a área plantada ampliando-se de
2% para 81% em 2003 (Zablotowicz & Reddy, 2004).
Moorman et al. (1992) já comentavam que repetidas aplicações de glifosato
nas variedades de soja resistentes ao herbicida poderiam afetar o rizóbio e que
linhagens de R. japonicum resistentes ao glifosato poderiam ser requeridas. Isto porque
uma única aplicação foliar de glifosato na dose de 0,5 kg ha-1 pode causar concentrações de até 0,3 mM no tecido radicular de plantas suscetíveis (Honegger et al.,
1986). Altas doses de uso ou repetidas aplicações de glifosato podem elevar ainda
mais essas concentrações, principalmente em drenos metabólicos mais fortes que o
sistema radicular, como é o caso dos nódulos radiculares fixadores de nitrogênio (King
et al., 2001). Contudo, Zablotowicz & Reddy (2004) concluem que a introdução de
estirpes com resistência ao glifosato talvez tenha limitada utilidade comercial devido a
inabilidade destas estirpes de competir com as nativas na ocupação dos nódulos.
King et al. (2001) mencionam que a FBN é crítica para a obtenção de alta
produtividade da soja cultivada em solos sem grande disponibilidade de N. Ponto
importante é que a FBN na soja é mais sensível ao déficit hídrico que outros processos,
tais como trocas gasosas, transpiração e absorção e assimilação do N inorgânico do
solo. Qualquer condição que afete adversamente a relação simbiótica entre a soja e
B. japonicum, como o glifosato no sistema radicular da soja, poderia também influenciar
a sensibilidade da FBN aos déficits hídricos.
37
Zablotowicz & Reddy (2004) concluem que, apesar de constatados os efeitos
deletérios do glifosato sobre B. japonicum, a magnitude dos danos não foi ainda medida
em condições de campo. E que esta avaliação deveria ser feita principalmente em solos
arenosos com limitada disponibilidade de nitrogênio.
Marinho (2004) relata que cientistas das empresas Verdia, Maxigen e
Pioneer Hi-Bred desenvolveram um novo gene de resistência ao glifosato. Embora seja
parecido com o do “Roundup Ready”, da Monsanto, ele seria mais eficiente. A melhoria
na tecnologia residiria em dois fatos: primeiro, que as plantas com os novos genes
agüentam até seis vezes mais herbicida; segundo, que o glifosato se degrada ao invés
de ficar depositado em alguns tecidos da planta. O princípio do novo gene é o seguinte:
ele codifica uma proteína, que tem a capacidade de degradar o glifosato e transformá-lo
em N-acetilglifosato, substância não deletéria à planta.
É uma tecnologia que faz mais sentido que a soja RR e, se implementada,
poderá solucionar ou atenuar o problema de danos ao rizóbio.
Fitoalexinas e resistência às doenças: Yoshikawa et al. (1978) observaram que a gliceolina, uma fitoalexina da soja, era responsável pela cessação do
crescimento fúngico em hipocótilos de soja resistentes à Phytophthora megasperma
var. sojae. Efeito este que era inibido até mesmo por concentrações extremamente
baixas e não tóxicas de glifosato, como 10 µg mL-1 (Keen et al., 1982; Holliday & Keen,
1982).
Keen et al. (1982), trabalhando com plântulas decepadas de soja, observaram que concentrações de glifosato > 4 µg mL-1 bloqueavam completamente a expressão de resistência para a raça 1 do fungo após 48 horas, e que estas plantas apresentavam sintomas de doenças e níveis de gliceolina similares às das plantas inoculadas
com a raça 7 compatível. Contudo, o fornecimento de fenilalanina e tirosina 48 horas
antes da inoculação causou reação incompatível e alta produção de gliceolina (Tabela
22).
O mesmo fenômeno foi observado quanto à resistência da soja à bactéria
por Holliday & Keen (1982). Que comentam: o fato de que a acumulação de fitoalexinas
foi inibida nas folhas de soja por concentrações subletais de glifosato levanta a
possibilidade de que o aumento da severidade de doenças poderia ocorrer com
algumas culturas devido à presença mesmo de baixos níveis de herbicidas residuais no
solo. Para dar idéia mais concreta das concentrações que inibem a síntese de fitoalexinas, a dose de 10 µg mL-1 equivale a 1 g glifosato i.a./100 litros de água ou 2,8 g do
produto comercial (com 360 g do equivalente ácido do glifosato por litro) em 100 litros
de água. É, pois, uma contaminação que pode ocorrer rotineiramente no caso de
pulverizadores não lavados com muito cautela.
38
Tabela 22. Efeitos do glifosato na produção de gliceolina em hipocótilos decepados de soja
inoculadas com a raça 1 de Phytophthora megaspora f.sp. glycinea.
Tratamentos
Inóculo
Reação da
plantaa
Glifosato
-1
µg mL
b
Experimento 1
Experimento 2
-1
- - - - - - - - - µg g PF - - - - - - - - -
-
-
Nenhuma
10
25
-
10
Nenhuma
20
10
Raça 7
-
Compatível
220
Raça 1
-
Incompatível
Raça 1
4
Raça 1
10
Raça 1
a
Gliceolina
b
10 + Phe + Tyr
-
1.240
1.300
Compatível
440
420
Compatível
220
130
1.370
1.150
Incompatível
Reação da planta avaliada 48 horas após a inoculação.
Phe = fenilalanina, Tyr = tirosina, 400 µg mL-1 de cada foram fornecidos por 48 horas na
câmara de crescimento antes da inoculação.
Fonte: Keen et al. (1982).
A resposta à pergunta deste estudo de caso é: sim, existem evidências
sobre o efeito negativo do glifosato na FBN e na menor resistência das plantas às
doenças que merecem ser mais estudadas.
5. SUGESTÕES PARA PESQUISA
Muitas são as pesquisas que consideramos importantes para melhor avaliar
os efeitos secundários do glifosato na produção agrícola e no ambiente. Entre as mais
urgentes, destacamos:
5.1. Adsorção, dessorção e dinâmica no sistema solo-planta;
5.2. Efeitos na microbiologia do solo, com ênfase na FBN e na micorrização;
5.3. Efeitos na incidência de pragas;
5.4. Efeitos na incidência de doenças;
5.5. Efeitos na cadeia alimentar, principalmente no homem, devido ao papel
do triptofano na síntese da serotonina, neurotransmissor que, quando
em baixos níveis, está associado à depressão, e da fenilalanina na
síntese de colecistocinina, enzima ligada ao centro supressor da saciedade no cérebro (Olszewer, 2000).
39
6. COMENTÁRIOS FINAIS
6.1. Graças principalmente ao glifosato foi possível viabilizar o sistema de
plantio direto, sem dúvida o mais eficiente sistema de conservação do
solo do mundo.
6.2. No entanto, é importante que se estudem os potenciais efeitos colaterais
negativos deste importante herbicida.
6.3. Como Kuc (2000) acreditamos que “a sobrevivência de nosso planeta
depende da antevisão dos problemas que criamos e da disposição ao
desafio de solucioná-los”.
7. LITERATURA CITADA
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